Honnan jön a zaj a kerámia szivattyúkban? Négy szerkezeti optimalizálás a nagyfrekvenciás zaj csökkentésére
Általában a magas frekvenciájú hangokat kibocsátó kerámiaszivattyú nem jelzi a meghibásodást. Amit hallasz, az egy rezonanciaműködés. A hang folyamatos "zzz--" vagy "eeek--", ami elég hangos ahhoz, hogy áthatoljon egy faszekrényen és elérje a fülét. A hang valójában nem a kerámia alkatrésztől származik; a mérnöki és hidraulikus funkcionalitás kombinációjából származik.
A fő bűnös a forgórész és az állórész kölcsönhatása a járókerék és a szivattyúház között. Ahogy a járókerék lapátjai elhaladnak a tekercsnyelv mellett, időszakonként összenyomják a folyadékot, nyomás lüktetéseket hozva létre. A magas frekvenciájú zaj alapvető forrása a pulzációs frekvencia, a lapátszámlálás és a forgási sebesség. A kerámia járókerék merev és könnyű, így valójában érzékenyebben reagál erre a gerjesztésre, hatékonyabban továbbítja a rezgést, mint egy fém járókerék.
A második réteg a csapágy és a tengelyhüvely mikrovibrációjából származik. A kerámia perselyfelületek nagyon simaak, de ha a hézag és az illeszkedő csapágy nem illeszkedik megfelelően, vagy ha finom részecskék vannak jelen a folyadékban, a tengelyrendszer kis, nagyfrekvenciás remegést kelt, amely éles hangként sugárzik át a szivattyú testén. A harmadik réteg a szivattyúház akusztikus sugárzása. A korrózióállóság érdekében a kerámia szivattyúházak általában vékonyak és elég kemények, de nem csillapítják, így a belső pulzációs energiát a ház levegőben terjedő zajká erősíti fel.
Négy szerkezeti javítás a magas frekvencia leállításához
Az első módszer a járókerék és a tekercsnyelv közötti hézag rögzítése. A járókerék és a nyelv külső átmérője közötti távolság közvetlenül meghatározza a pulzációs amplitúdó szintjét. Ha a távolság kisebb, mint kellene, akkor a pulzációs csúcsok magasak lesznek. Ha a távolság elég nagy, például több mint 10 mm, a szivattyú hatásfoka csökken. A hüvelykujjszabály itt az, hogy növeljük a tekercsnyelv szögét, mert a pulzációs szint maximális csökkenése akkor következik be, ha a folyadékáramlás átmenete a járókerékről a tekercsre zökkenőmentesen megy végbe. A mérések azt mutatják, hogy a tekercsnyelv szögének 25-ről 34 fokra történő megváltoztatása lehetővé teszi a szivattyú rezgésszintjének több mint felére történő csökkentését.
Két lépcsőzetes frekvenciájú stílus a járókerék kimenetén. Ha minden penge egyenlő távolságban lenne, akkor az összes rezgőenergiáját egyetlen feltűnő frekvencián állítaná elő, ami hangos zajt generálna. A kilépő lapátszakaszok egyenetlen elrendezésével, vagy a csúcsok és a hátsó élek alakjának enyhe változtatásával a szükséges nagyfrekvenciás energia szélesebb területen oszlik el. Az emberek sokkal jobban bírják a nem specifikus zajt, mint a tiszta hangot, ami csökkenti a hangerőt. Kerámia járókerékkel ez automatikusan megtehető a formázási folyamat során, szerszám nélkül.
A harmadik lehetőség a csillapítás beépítése a tengelyrendszerbe. Mivel a kerámia tengelyek és csapágyak keményen érintkező alkatrészek, a szivattyúrendszerben lévő olajfilmeknek vagy polimer perselyeknek köszönhetően nem élvezhetik a fémszivattyúk párnázó hatását. Néhány lehetőség a szivattyúházra átvitt nagyfrekvenciás vibráció csökkentésére a kerámia tengelyt bevonó vékony polimer réteg alkalmazása, vagy a csapágyház rugalmas szigetelésű úszócsapágygá alakítása. Az egyetlen feltétel az, hogy a hüvely ellenálljon a szivattyúzott közegnek. Folyó tiszta víz vagy enyhén agresszív folyadékok esetén PEEK vagy módosított PTFE használható.
Négy kényszerrétegű csappantyúval a szivattyú házán. A kerámia házak eredendően nagyon gyengén csillapíthatók, ami azt jelenti, hogy hangosan rezonálnak, miután mozgásba hozták őket, mint a harangok. Anélkül, hogy az áramlási járatokban zavart okoznánk, a ház felületén kényszerrétegű lengéscsillapítók használhatók úgy, hogy csak a külső oldalát kell kezelni, vagy a nem nedvesített felületek gyártása során gumihornyokat lehet kialakítani, majd feltölteni nagy csillapítású fémekkel vagy polimerekkel. Megjegyzendő, hogy ez a réteg biztosítja, hogy ne kerüljön érintkezésbe a folyadékkal, így csak a házban lévő rezgések energiája alakul át hővé.
A nagyfrekvenciás zajt nehéz kezelni, mert a válasz nem blokkolja, hanem szétteríti és elnyeli. A szerkezeti optimalizálási gondolkodásmód nem arra irányul, hogy teljesen kiküszöböljük a vibrációt, hanem azt, hogy ne helyezkedjen el azon a frekvenciasávon, amelyre a füle a legérzékenyebb. Ha egymásra helyezi ezt a négy megközelítést, a kerámia szivattyú magas frekvenciájú nyafogása általában a szúrástól észrevehetővé válik, de nem bosszantó.
